Potassium and water use efficiencies in sugarcane genotypes

A cana-de-açúcar apresenta acentuada variação genotípica relacionada à eficiência de uso dos nutrientes, sendo que a abordagem desse assunto em pesquisas científicas prioriza os estudos relacionados ao nitrogênio (N) e fósforo (P). Porém, devido a essencialidade do potássio (K) como nutriente pela função exercida nas relações hídricas das plantas e sua importância na economia brasileira, pesquisas relacionadas à eficiência de uso de K podem auxiliar no desenvolvimento de genótipos mais eficientes, com implicações diretas no processo de eficiência de uso de água. No primeiro experimento (Experimento I), objetivou-se avaliar as mudanças morfológicas e fisiológicas promovidas pela redução do suprimento de K, em dois genótipos de cana-de-açúcar (SP90-3414 e SP83-2847), por meio da quantificação da área foliar; aspectos morfológicos do sistema radicular (comprimento total e superfície total de raízes); produção de biomassa de raízes e parte aérea; concentração e acúmulo de K nos tecidos vegetais; partição de fotoassimilados (porcentagem de açúcares solúveis totais [AST] e redutores [AR]); atividade da enzima redutase do nitrato (RNO3-); potencial da água na folha (?a) e parâmetros de trocas gasosas (taxa de assimilação de CO2 [A], condutância estomática [gs] e transpiração [E]). As concentrações de K empregadas na solução nutritiva foram de 1 e 6 mmol L-1, distribuídas conforme delineamento experimental de blocos completos ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 2 (duas doses de K x dois genótipos de cana-de-açúcar), com cinco repetições. As doses promoveram diferenças quanto à absorção e uso do K pelos cultivares, promovendo alterações significativas no acúmulo desse elemento nos tecidos vegetais, na quantidade de açúcares solúveis totais e redutores nos tecidos, nos parâmetros morfológicos e produtivos da parte aérea e do sistema radicular, bem como nos atributos fisiológicos da fotossíntese e da redução do nitrato. No segundo experimento (Experimento II) objetivou-se avaliar a influência do déficit hídrico nos parâmetros morfológicos e fisiológicos das plantas, bem como estudar o comportamento desses parâmetros em função do aumento da concentração de K disponível no substrato. As análises tiveram como objetivo avaliar as relações hídricas das plantas e a interferência dessa condição hídrica nos processos de trocas gasosas, bem como relacionar os parâmetros de eficiência de uso de K (KUtE) com a eficiência de uso de água (EUA). O experimento foi conduzido em vasos contendo 8 dm3 de terra, o delineamento experimental também foi o de blocos completos ao acaso, utilizando esquema fatorial 2 x 2 x 2 (duas doses de K x dois regimes hídricos x dois cultivares), sendo utilizadas as doses de K de 1 e 6 mmolc dm-3 de terra, os regimes hídrico de 70% e 20% da capacidade máxima de armazenamento de água do solo e os genótipos SP90-3414 (suscetível) e SP83-2847 (tolerante ao estresse hídrico). Constataram-se incrementos nos parâmetros hídricos e de trocas gasosas dos cultivares desenvolvidos com adequado suprimento de K e submetidos ao déficit hídrico, indicando haver relação positiva entre a adubação potássica e a resistência das plantas de cana-de-açúcar submetidas a condição hídrica adversa. Ou seja, a eficiência de uso da água (EUA) no genótipo tolerante (SP83-2847) pode ser resultado direto da eficiência de uso de K (KUtE)Sugarcane has marked genotypic variation related to nutrient use efficiency, which in turn the approach of this subject in scientific research prioritizes studies related to nitrogen (N) and phosphorus (P), but due to the essentiality of potassium (K) as a nutrient, and its importance in the Brazilian economy, researches related to K use efficiency can help the development of efficient genotypes, which, because the K water relation functions in plants may have a direct relation in the water use efficiency. In the first experiment were evaluate the changes in morphological and physiological sugarcane genotypes (SP90-3414 and SP83-2847) promotes by the reduction of K concentration, the parameters were quantifying the leaf area; root system morphology (total length and total surface area of roots); biomass of roots and shoots; K concentration and accumulation in plant tissues; total soluble and reduced sugars percentage; activity of the enzyme nitrate reductase; leaf water potential and gas exchange parameters. The K concentrations used in the nutrient solution were 1 and 6 mmol L-1, distributed as experimental design of randomized complete block design, using a factorial 2 x 2 (two K rates x two sugarcane genotypes), with five replications. The rates caused differences in the K uptake efficiency by cultivars, triggering positive changes in their accumulation in plant tissues and the morphological and physiological parameters. The second experiment were to evaluated the influence of water deficit on morphological and physiological parameters of the plants and to study the behavior of these parameters according to the increase of the available K concentration. The analysis aimed to evaluate the water relations in plants and the water status interference in the gas exchange process, as well as relating the parameters of the K use efficiency with the efficiency of water use. The experiment was conducted in pots containing 8 dm3 of soil, the experiment was also conducted in a randomized block design, using a factorial 2 x 2 x 2 (two K rates x two water regimes x two sugarcane cultivars), and the K rates used was 1 and 6 mmolc dm-3 of soil, water regimes was 70% and 20% of field capacity and the genotypes were the same as the first experiment. The results shows improvements in water and gas exchange parameters of cultivars developed in high-level K and subjected to water deficit, showing a positive relationship between potassium fertilization and sugarcane plant resistance to adverse water condition. On average, the highest water use efficiency (WUE) of SP83-2847 tolerant genotype may result from potassium use ufficiency (KUtE